Les véhicules électriques (VE) pourraient bientôt bénéficier d’un « grand coup de pouce » grâce à un nouveau revêtement polymère conducteur pour les électrodes, qui permettra d’obtenir des batteries plus puissantes et plus durables. Le revêtement – « HOS-PFM » – est capable de conduire à la fois les électrons et les ions, ce qui confère aux batteries un taux de charge et de décharge élevé, ainsi qu’une stabilité et une longévité accrues. En outre, la substance est également prometteuse en tant qu’adhésif pour batteries, ce qui pourrait prolonger la durée de vie d’une batterie lithium-ion moyenne de 10 à 15 ans.
La recherche a été menée par le chimiste Gao Liu du Lawrence Berkeley National Laboratory et ses collègues.
Il a déclaré : « Cette avancée ouvre la voie à une nouvelle approche du développement de batteries pour véhicules électriques plus abordables et plus faciles à fabriquer ».
Pour démontrer les propriétés conductrices et adhésives du HOS-PFM, l’équipe a recouvert des électrodes en aluminium et en silicium avec le revêtement.
Ils ont ensuite mis à l’épreuve les électrodes revêtues dans une batterie lithium-ion.
À l’heure actuelle, le graphite est le matériau de prédilection pour la fabrication des électrodes des batteries de véhicules électriques.
L’aluminium et le silicium sont des matériaux d’électrode prometteurs pour les batteries lithium-ion car ils sont abondants, bon marché, légers et ont une capacité de stockage d’énergie potentiellement élevée.
Cependant, ils présentent également un inconvénient important, à savoir qu’ils s’usent rapidement après de multiples cycles de charge-décharge.
Il a été démontré que le revêtement des électrodes en HOS-PFM empêchait « considérablement » les électrodes à base d’aluminium et de silicium de se dégrader pendant le cycle de la batterie.
En fait, l’équipe a démontré que les électrodes enduites étaient capables de maintenir une capacité de batterie élevée pendant 300 cycles de charge-décharge – une endurance comparable à celle des électrodes de pointe actuelles.
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Les chercheurs ont écrit : « Les polymères synthétiques sont des matériaux polyvalents et multifonctionnels qui peuvent résoudre des problèmes de performance clés dans les technologies de l’énergie.
« Nous avons montré ici qu’en formant des structures hiérarchiquement ordonnées dans les polymères conducteurs par un traitement thermique contrôlé, il est possible d’obtenir des propriétés mécaniques et de transport supérieures sans sacrifier d’autres fonctionnalités intégrées utiles.
« Les structures hiérarchiquement ordonnées [HOS] du polymère conducteur permet de réaliser une conductivité électronique élevée et une diffusion rapide des ions lithium, rivalisant…
